JP2007020915A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic diagnostic equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2007020915A
JP2007020915A JP2005208346A JP2005208346A JP2007020915A JP 2007020915 A JP2007020915 A JP 2007020915A JP 2005208346 A JP2005208346 A JP 2005208346A JP 2005208346 A JP2005208346 A JP 2005208346A JP 2007020915 A JP2007020915 A JP 2007020915A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission
ultrasonic
diagnostic apparatus
ultrasonic diagnostic
directions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005208346A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4537280B2 (en
Inventor
Koichi Miyasaka
好一 宮坂
Takemitsu Harada
烈光 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aloka Co Ltd filed Critical Aloka Co Ltd
Priority to JP2005208346A priority Critical patent/JP4537280B2/en
Publication of JP2007020915A publication Critical patent/JP2007020915A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4537280B2 publication Critical patent/JP4537280B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To establish a new technique for improving a frame rate of a color Doppler in ultrasonic diagnosis. <P>SOLUTION: TxDBF (transmission beam former)12 and 14 generate pulse-type ultrasonic waves to be transmitted simultaneously in directions different from each other. A piezoelectric element array 22 carries out corresponding ultrasonic transmission, and receives its reflected waves. By repeating the series of processing several times by fixing the directions, received signals for several times with regard to each direction are obtained, and spatial velocity distribution is obtained based on analysis of their phase relation. The waveforms of the pulse-type ultrasonic waves to be transmitted in the different directions simultaneously are set so that at least center frequencies may be equal to each other. Thus, the properties of Doppler shift frequencies varying according to the center frequencies are made to be common, so that receiving processing such as aliasing is simplified. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、同一方向に繰り返し超音波送受信を行って、ドプラ情報の空間分布を求める技術に関する。   The present invention relates to a technique for obtaining a spatial distribution of Doppler information by repeatedly transmitting and receiving ultrasonic waves in the same direction.

超音波診断においては、しばしば測定対象内の血流等の速度空間分布を求める計測が行われる。この計測においては、同一方向に複数回の超音波送受信を行い、受信信号間の位相関係に基づいて速度を算出する処理を各方向について繰り返すことで、空間的な速度分布を求めている。そして、計測の結果は、通常表示画面にリアルタイムで表示され、その表示態様などから、カラードプラ、パワードプラ、白黒ドプラ、組織ドプラなどと呼ばれる。   In ultrasonic diagnosis, measurement for obtaining a velocity space distribution such as blood flow in a measurement target is often performed. In this measurement, a spatial velocity distribution is obtained by performing ultrasonic wave transmission / reception a plurality of times in the same direction and repeating the process of calculating the velocity based on the phase relationship between the received signals in each direction. The measurement results are displayed on the normal display screen in real time, and are called color Doppler, power Doppler, black-and-white Doppler, tissue Doppler, etc. from the display mode.

例えば、カラードプラ画像では、通常、白黒の断層画像(Bモード画像や白黒画像とも呼ばれる)の上に、血流又は組織の運動速度や、血流又は運動する組織からの受信信号パワーの情報がカラー表示される。白黒の断層画像は、一般に各方向について一度だけ送受信を行う超音波走査に基づいて作成される画像であり、診断対象内部の(静的な)構造を示すものである。   For example, in a color Doppler image, information on the velocity of blood flow or tissue movement and the received signal power from the blood flow or moving tissue is usually displayed on a black and white tomographic image (also called a B-mode image or a black and white image). Displayed in color. A black-and-white tomographic image is an image that is generally created based on ultrasonic scanning in which transmission / reception is performed only once in each direction, and shows a (static) structure inside a diagnosis target.

この方式ではカラードプラ画像のフレームレートfRは次式で表される: fR=c/{(NBWB+NCFB*NP)*2*LD}}
ここで、NBWBは1フレーム当たりの断層画像用のビーム方向数、NCFBは1フレーム当たりのカラードプラ診断に用いられるビーム方向数、NPはカラードプラ診断の一方向における送信繰り返し数(1方向に対する一連の送信をパケットとみなせば、1パケット当たりの送信繰り返し数と解釈できる)、LDは診断距離、cは測定対象中の平均的な音速(一般的には水中における音速)を表す。
In this method, the frame rate f R of the color Doppler image is expressed by the following equation: f R = c / {(N BWB + N CFB * N P ) * 2 * L D }}
Here, N BWB beam direction number of the tomographic image for per frame, N CFB beam direction number used in the color Doppler diagnostic per frame, N P is the number of transmission repetitions in one direction of the color Doppler diagnostic (1 If a series of transmissions in the direction is regarded as a packet, it can be interpreted as the number of transmission repetitions per packet), L D represents a diagnostic distance, and c represents an average sound speed (generally sound speed in water) in the measurement target. .

カラードプラで心臓のように動きの速い臓器内の血流を診断するためには、高い時間分解能を必要とする。一例としては、小児の心臓の診断例が挙げられる。このような場合、従来は、診断距離LDを短くして送信繰り返し周波数を高めたり、方位方向の診断エリアを狭めたりしていた他、送信ビームの密度(1画像当たりの送信方向数)を下げることも行われていた。 In order to diagnose blood flow in a fast-moving organ such as the heart with color Doppler, high time resolution is required. An example is a diagnosis of a child's heart. In such a case, conventionally, the diagnostic distance L D is shortened to increase the transmission repetition frequency, the azimuth direction diagnostic area is narrowed, and the transmission beam density (the number of transmission directions per image) is reduced. Lowering was also done.

しかし、診断距離を短くすると深部の情報を検出できなくなる。また、診断エリアを狭めると方位方向の情報が欠落してしまう。さらに、送信ビームの密度を下げると方位方向の空間分解能が低下することとなる。以下に、こうした問題を踏まえ、フレームレートの向上等を目的としてなされた技術改良に関する文献について簡単に説明する。   However, if the diagnostic distance is shortened, it becomes impossible to detect deep information. Further, when the diagnosis area is narrowed, information on the azimuth direction is lost. Further, when the transmission beam density is lowered, the spatial resolution in the azimuth direction is lowered. In the following, based on these problems, documents related to technical improvements made for the purpose of improving the frame rate will be briefly described.

下記特許文献1の技術は、リニア電子走査でリアルタイム性を高めることを目的とするものであり、振動子アレイの偶数番目素子と奇数番目素子とで互いに異なる方向に同時にパルスを送波し、各々の受信信号を同時に受信することで、2倍のフレームレートを実現している。また、下記特許文献2には、振動子アレイの偶数番目素子と奇数番目素子とで、互いに異なる周波数帯域の送信波形を異なる方向に同時に送波する技術が開示されている。   The technique of the following Patent Document 1 is intended to improve real-time characteristics by linear electronic scanning, and simultaneously transmits pulses in different directions between even-numbered elements and odd-numbered elements of a transducer array, By simultaneously receiving the received signals, a double frame rate is realized. Patent Document 2 below discloses a technique of simultaneously transmitting transmission waveforms in different frequency bands in different directions between even-numbered elements and odd-numbered elements of a transducer array.

下記特許文献3には、2つの異なる周波数変調波を異なる方向へ同時に送波して時間分解能を改善する技術が開示されている。また、下記特許文献4では、2つの異なる周波数帯域の送信波形を異なる方向へ同時送波し時間分解能を改善する態様が記されている。   Patent Document 3 below discloses a technique for improving time resolution by simultaneously transmitting two different frequency modulated waves in different directions. In Patent Document 4 below, a mode is described in which transmission waveforms of two different frequency bands are simultaneously transmitted in different directions to improve time resolution.

しかしながら、上記特許文献1,2の技術では、同一方向の送波に用いられる素子ピッチが粗くなるため、超音波ビームをステアリングした場合に高い周波数成分が低下して、方位方向の空間分解能低下と検出感度低下を招くこととなる。また、開口サイズが従来と同じ場合、送信素子数が半減するため、一方向当たりの送信音圧が低下する。しかし、音圧の低下を送信振幅の増大により補おうとすると、プローブの発熱を引き起こすおそれがある。   However, in the techniques of Patent Documents 1 and 2, since the element pitch used for transmission in the same direction becomes coarse, when the ultrasonic beam is steered, the high frequency component is reduced, and the spatial resolution in the azimuth direction is reduced. This leads to a decrease in detection sensitivity. Further, when the opening size is the same as the conventional size, the number of transmitting elements is halved, so that the transmission sound pressure per direction is reduced. However, if an attempt is made to compensate for the decrease in sound pressure by increasing the transmission amplitude, there is a risk of causing heat generation of the probe.

ドプラシフト周波数は送信中心周波数に依存して定まる。このため、上記特許文献2乃至3の技術においては、血流速度が等しい場合であっても、中心周波数の高い送波に対する受信結果において、エリアジングによる周波数の折り返しが先に発生することとなる。エリアジングの補正は、一般に複雑な手順を要するため、このような場合に各方向について個別の補正処理を行うことは好ましくない。また、上記特許文献2乃至4の技術には、生体等の測定対象内における超音波減衰が周波数に依存することに起因して、各方向において検出感度に差が発生してしまう問題がある。このように、上記従来技術では、血流等の速度空間分布を求めるにあたり、フレームレート及び空間均一性の向上を図ることは困難であった。   The Doppler shift frequency is determined depending on the transmission center frequency. For this reason, in the techniques of Patent Documents 2 to 3, even when the blood flow velocities are equal, the aliasing of the frequency due to aliasing occurs first in the reception result for the transmission with a high center frequency. . Since correction of aliasing generally requires a complicated procedure, it is not preferable to perform individual correction processing for each direction in such a case. Further, the techniques of Patent Documents 2 to 4 have a problem in that a difference in detection sensitivity occurs in each direction due to the fact that ultrasonic attenuation in a measurement target such as a living body depends on the frequency. As described above, in the conventional technique, it is difficult to improve the frame rate and the spatial uniformity in obtaining the velocity space distribution such as blood flow.

なお、下記特許文献5にも同時に異なる方向へ超音波送波を行う技術が開示されている。ここでは、送波した各超音波ビームについて、複数の受信焦点を設定して近接する複数の方向に対する受信信号を取得することで、フレームレートの向上を図っている。ただし、この技術は断層画像を得るためになされたものであり、カラードプラについての言及はなされていない。   Patent Document 5 below also discloses a technique for transmitting ultrasonic waves in different directions at the same time. Here, for each transmitted ultrasonic beam, the frame rate is improved by setting a plurality of reception focal points and acquiring reception signals in a plurality of adjacent directions. However, this technique has been made to obtain a tomographic image, and no mention is made of color Doppler.

特許第2760558号公報Japanese Patent No. 2760558 特許第3356996号公報Japanese Patent No. 3356996 特表2002−539877号公報Special Table 2002-539877 特開平8−38473号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-38473 特開2002−336246号公報JP 2002-336246 A

本発明の目的は、超音波診断により血流や運動する組織の速度空間分布を求めるにあたり、フレームレートの向上を図る新たな技術を確立することにある。   An object of the present invention is to establish a new technique for improving the frame rate in obtaining the velocity space distribution of blood flow and moving tissue by ultrasonic diagnosis.

本発明の別の目的は、超音波診断により血流や運動する組織の速度空間分布を求めるにあたり、プローブ投入電力の増加を抑制する一方で、診断エリアを狭めることなく空間的均一性の向上を達成する技術を開発することにある。   Another object of the present invention is to improve the spatial uniformity without narrowing the diagnostic area while suppressing the increase in probe input power when obtaining the velocity space distribution of blood flow and moving tissue by ultrasonic diagnosis. Develop technology to achieve.

本発明のさらに別の目的は、超音波の多方向同時送信により血流や運動する組織の速度空間分布を求めるにあたり、受信信号処理の簡易化を図ることにある。   Still another object of the present invention is to simplify the received signal processing in determining the velocity space distribution of blood flow and moving tissue by simultaneous multi-directional transmission of ultrasonic waves.

本発明の超音波診断装置は、複数方向に対し同時にパルス型超音波を送信して反射体からの反射波を受信する一連の処理を複数回繰り返し、各方向について複数回分の受信信号を取得する取得手段と、受信信号間の位相解析に基づいて、各方向についての反射体速度の空間分布を算出する算出手段と、を備え、取得手段において複数方向に同時に送信されるパルス型超音波は、中心周波数が互いに等しく設定されている。   The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention repeats a series of processes of transmitting pulsed ultrasonic waves simultaneously in a plurality of directions and receiving a reflected wave from a reflector a plurality of times, and obtains a received signal for a plurality of times in each direction. An acquisition means and a calculation means for calculating the spatial distribution of the reflector velocity in each direction based on the phase analysis between the received signals, and the pulse-type ultrasonic wave transmitted simultaneously in a plurality of directions in the acquisition means, The center frequencies are set equal to each other.

取得手段は、典型的には多数の超音波振動子がアレイ配置された超音波プローブを制御して、測定対象(例えば人等の生体)に対する超音波送受信を行う。送信においては複数方向に対し同時にパルス型超音波が送波され、受信においては各方向で反射体に反射した反射超音波が受信される。取得手段は、この処理を複数回繰り返すことで、各方向について複数回の送信に対応した受信信号を取得する。なお、取得手段において複数方向に同時に送信されるパルス型超音波は、中心周波数が互いに等しく設定されている。   The acquisition unit typically controls an ultrasonic probe in which a large number of ultrasonic transducers are arranged in an array, and performs ultrasonic transmission / reception with respect to a measurement target (for example, a living body such as a human). In transmission, pulsed ultrasonic waves are transmitted simultaneously in a plurality of directions, and in reception, reflected ultrasonic waves reflected by the reflector in each direction are received. The acquisition unit repeats this process a plurality of times to acquire a reception signal corresponding to a plurality of transmissions in each direction. Note that pulse-type ultrasonic waves transmitted simultaneously in a plurality of directions by the acquisition means are set to have the same center frequency.

算出手段は、各方向について得た複数の受信信号を解析することで、それらの方向における反射体の速度分布を得る。速度の算出は、受信信号間の位相関係の解析によって行われる。   The calculation means analyzes a plurality of received signals obtained in each direction to obtain a velocity distribution of the reflector in those directions. The speed is calculated by analyzing the phase relationship between the received signals.

この構成によれば、複数方向に同時に超音波送信が行われるため、高いフレームレートを確保して、速度の空間分布を求めることが可能となる。しかも、複数方向に送波する超音波の中心周波数は等しい値に設定されているため、反射体の速度に応じたドプラシフト周波数は、各方向とも同じ尺度で速度と対応づけられることとなる。したがって、方向毎に特別な処理を行うことなく、同様の信号処理を行って速度分布を求めることが可能となる。これにより、信号処理の時間が軽減されるため、診断エリアを狭めることなく、超音波診断におけるフレームレートを向上させることが可能となる。   According to this configuration, since ultrasonic transmission is performed simultaneously in a plurality of directions, a high frame rate can be secured and the spatial distribution of speed can be obtained. Moreover, since the center frequencies of the ultrasonic waves transmitted in a plurality of directions are set to the same value, the Doppler shift frequency corresponding to the speed of the reflector is associated with the speed on the same scale in each direction. Therefore, it is possible to obtain the velocity distribution by performing similar signal processing without performing special processing for each direction. As a result, since the time for signal processing is reduced, the frame rate in ultrasonic diagnosis can be improved without narrowing the diagnosis area.

なお、セクタ走査の場合、異なる複数方向は、典型的には、互いの方向間における送信波形の干渉を低減するように角度差がつけられる(例えば20度以上)。また、求めた速度の空間分布は、典型的には適当な色づけを行って、表示装置(内蔵でも別途設けられたものでもよい)に表示される。表示は、通常は、上記処理の合間になされる超音波送受信により得られる白黒断層画像データに重ねて行われる。   In the case of sector scanning, different directions are typically given an angle difference (for example, 20 degrees or more) so as to reduce interference of transmission waveforms between the directions. The obtained spatial distribution of speed is typically displayed on a display device (which may be built-in or separately provided) with appropriate coloring. The display is usually performed by superimposing on the black and white tomographic image data obtained by ultrasonic transmission / reception performed between the above processes.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段は、設定された走査領域を走査するようにパルス型超音波の送信方向を変更しながら受信信号の取得を繰り返し、算出手段は、走査領域における反射体速度の空間分布を求める。これにより、走査領域についての二次元又は三次元の速度分布を求めることが可能となる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the acquisition unit repeatedly acquires the reception signal while changing the transmission direction of the pulse-type ultrasonic wave so as to scan the set scanning region, and the calculation unit performs the scanning. Obtain the spatial distribution of the reflector velocity in the region. This makes it possible to obtain a two-dimensional or three-dimensional velocity distribution for the scanning region.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、算出手段での位相関係の解析においては、各方向について同じ折り返し周波数設定を前提にして処理が行われる。一般に、ドプラシフトは送信の中心周波数に依存して変化し、ドプラシフトがパルス繰り返し周波数の半分を超えるとエリアジングが発生する。そのため、各方向ごとに送信中心周波数やパルス繰り返し周波数が異なるとエリアジング条件が異なる。これを処理側で補正するには複雑な処理を必要とする。しかし、ここでは、各方向の送信波の中心周波数を等しく設定することで、ドプラシフト周波数特性が共通化されるため、エリアジング処理における折り返し周波数設定も共通化することが可能となる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, in the analysis of the phase relationship by the calculating means, processing is performed on the assumption that the same folding frequency is set for each direction. In general, the Doppler shift changes depending on the center frequency of transmission, and aliasing occurs when the Doppler shift exceeds half of the pulse repetition frequency. Therefore, if the transmission center frequency and the pulse repetition frequency are different for each direction, the aliasing conditions are different. In order to correct this on the processing side, complicated processing is required. However, since the Doppler shift frequency characteristics are made common by setting the center frequencies of the transmission waves in the respective directions to be equal, it is possible to make the aliasing frequency setting in the aliasing process common.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段における超音波送信は、各方向に対し互いに異なる焦点距離で行われる。また、本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段における超音波送信は、各方向に対し焦点距離に応じた互いに異なるエネルギ強度で行われる。すなわち、通常は、焦点距離が深い場合には高いエネルギ強度で超音波送信を行い、焦点距離が浅い場合には低いエネルギ強度で超音波送信を行う。これにより、深い位置からの反射波を十分な大きさで受信できるようになり受信感度が増加することとなる。また、その一方で浅い位置への超音波送信には過度に大きなエネルギを投入しないことで、全エネルギを抑制しプローブの発熱を低減することができるようになる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, ultrasonic transmission in the acquisition unit is performed at different focal lengths in each direction. Moreover, in one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the ultrasonic transmission in the acquisition unit is performed with different energy intensities according to the focal length in each direction. That is, usually, ultrasonic transmission is performed with high energy intensity when the focal distance is deep, and ultrasonic transmission is performed with low energy intensity when the focal distance is shallow. As a result, the reflected wave from a deep position can be received with a sufficient magnitude, and the reception sensitivity increases. On the other hand, by not applying excessively large energy to ultrasonic transmission to a shallow position, it is possible to suppress the total energy and reduce the heat generation of the probe.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段における各方向の複数回の超音波送信では、少なくとも一度焦点距離の変更が行われる。これにより相対的に浅い領域及び相対的に深い領域の両方について高精度の速度分布を求めることが可能となる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the focal length is changed at least once in a plurality of ultrasonic transmissions in each direction in the acquisition means. This makes it possible to obtain a highly accurate velocity distribution for both a relatively shallow region and a relatively deep region.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段における超音波送信は、各方向に対し同じ送信波形で行われる。送信波形が同じ場合、中心周波数は一致し、さらに、周波数の帯域幅も一致する。したがって、各方向におけるドプラシフト特性の共通性が高まることとなる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the ultrasonic transmission in the acquisition unit is performed with the same transmission waveform in each direction. When the transmission waveforms are the same, the center frequencies match, and the frequency bandwidths also match. Therefore, commonality of Doppler shift characteristics in each direction is increased.

本発明の超音波診断装置の一態様においては、取得手段における超音波送受信では、パルス圧縮の手法が用いられる。パルス圧縮は、様々な態様により行うことが可能である。具体的には、線形あるいは非線形のFM信号を用いる例を挙げることができる。また、送信波形は振幅方向の分解能を粗くしてもよく、極端には2値の波形であってもよい。また、2値化コードを用いてキャリア周波数を位相変調したものを送信波形として用いることも可能である。2値化コードの例としては、M系列、Baker系列、Gold系列、Golay系列などが挙げられる。   In one aspect of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, a pulse compression technique is used for ultrasonic transmission / reception in the acquisition means. Pulse compression can be performed in various ways. Specifically, an example using a linear or nonlinear FM signal can be given. Further, the transmission waveform may have a coarse resolution in the amplitude direction, or may be a binary waveform in an extreme case. In addition, it is possible to use a signal obtained by phase-modulating a carrier frequency using a binarized code as a transmission waveform. Examples of the binarized code include an M series, a Baker series, a Gold series, a Golay series, and the like.

図1は、本実施の形態にかかる超音波診断装置10の装置構成を概略的に示したブロック図である。超音波診断装置10は、2方向同時送信を行うものであり、各送信波形(送信ビーム)はTxDBF(送信デジタルビームフォーマ)12,14によって生成される。生成される波形は、同一の波形である。すなわち、両者の位相パターンが一致し、また、その振幅が一致または相似する波形が生成される。これにより両送信信号における中心周波数が一致することとなる。なお、送信波形は、受信時に行われるパルス圧縮に対応したパルス伸張を行って生成される。生成された波形は、加算器16によって加算され、D/A(デジタルアナログコンバータ)18によってアナログ信号に変換される。そして、送信アンプ20で適当な大きさに増幅された後、圧電素子アレイ22に出力される。送信波形の生成及び対応する超音波の送信は、規則的な間隔で繰り返し行われる。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to the present embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 10 performs two-way simultaneous transmission, and each transmission waveform (transmission beam) is generated by TxDBF (transmission digital beam former) 12 and 14. The generated waveforms are the same waveform. That is, a waveform is generated in which both phase patterns match and the amplitudes match or are similar. As a result, the center frequencies of both transmission signals coincide with each other. The transmission waveform is generated by performing pulse expansion corresponding to pulse compression performed at the time of reception. The generated waveforms are added by an adder 16 and converted into an analog signal by a D / A (digital / analog converter) 18. Then, the signal is amplified to an appropriate size by the transmission amplifier 20 and then output to the piezoelectric element array 22. Generation of a transmission waveform and transmission of a corresponding ultrasonic wave are repeated at regular intervals.

圧電素子アレイ22は、超音波プローブ内に設けられ、リニアやコンベックス等の形状に複数の圧電素子が一次元あるいは二次元状に配置された装置である。各圧電素子は、入力された電気信号に応じて振動を行い、超音波を発生させる。そして、診断対象から反射した超音波によって振動させられる際に、振動に対応した電気信号を出力する。   The piezoelectric element array 22 is an apparatus provided in an ultrasonic probe, in which a plurality of piezoelectric elements are linearly or convexly arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner. Each piezoelectric element vibrates according to the input electric signal and generates an ultrasonic wave. And when it is vibrated by the ultrasonic wave reflected from the diagnostic object, an electrical signal corresponding to the vibration is output.

受信アンプ24は、圧電素子アレイ22が出力した受信信号を入力して増幅し、A/D(アナログデジタルコンバータ)26は、その信号をデジタル変換する。デジタル変換された各超音波振動子からの受信信号は、RxDBF(受信デジタルビームフォーマ)28,42に入力されて合成される。RxDBF28はTxDBF12の送信信号に対応した受信信号(受信ビーム)を生成し、RxDBF42はTxDBF14の送信信号に対応した受信信号を取り出す。   The reception amplifier 24 inputs and amplifies the reception signal output from the piezoelectric element array 22, and the A / D (analog / digital converter) 26 converts the signal into digital. Received signals from the respective ultrasonic transducers converted into digital signals are input to RxDBF (received digital beam former) 28 and 42 and synthesized. The RxDBF 28 generates a reception signal (reception beam) corresponding to the transmission signal of the TxDBF 12, and the RxDBF 42 extracts a reception signal corresponding to the transmission signal of the TxDBF 14.

RxDBF28で整相加算された受信信号は、PC(パルス圧縮フィルタ)30でパルス圧縮されて検波器32に出力され、検波器32では受信信号の検波処理を行う。検波器32で検波された信号は、白黒エコー処理部34及びカラードプラ処理部36に出力される。白黒エコー処理部34は、次々と入力される受信信号に基づいて、走査面についての白黒断層画像(Bモード画像)を生成する。また、カラードプラ処理部36は、一方向における複数の受信信号の位相変化の解析に基づいてその方向についての血流分布を求め、さらにその処理を走査面について繰り返すことで血流の二次元分布画像を生成する。同様にして、RxDBF42に入力された受信信号は、PC44、検波器46、白黒エコー処理部48、カラードプラ処理部50によって処理される。なお、PC30,44は、それぞれRxDBF28,42の前に配置することも可能である。   The reception signal phased and added by the RxDBF 28 is subjected to pulse compression by a PC (pulse compression filter) 30 and output to the detector 32, and the detector 32 performs detection processing of the reception signal. The signal detected by the detector 32 is output to the black and white echo processing unit 34 and the color Doppler processing unit 36. The black and white echo processing unit 34 generates a black and white tomographic image (B mode image) for the scanning plane based on the received signals that are successively input. Further, the color Doppler processing unit 36 obtains a blood flow distribution in the direction based on the analysis of the phase change of a plurality of received signals in one direction, and further repeats the process for the scanning plane to thereby obtain a two-dimensional blood flow distribution. Generate an image. Similarly, the reception signal input to the RxDBF 42 is processed by the PC 44, the detector 46, the black and white echo processing unit 48, and the color Doppler processing unit 50. The PCs 30 and 44 can also be arranged in front of the RxDBFs 28 and 42, respectively.

白黒エコー処理部34,48及びカラードプラ処理部36,50で生成された各画像データは、DSC(デジタルスキャンコンバータ)40に入力される。DSC40は、表示器52の表示形式に合わせたデータ変換を行って、表示器52にデータを出力する。これにより、表示器52には、白黒の断層画像上にカラーの血流画像が重ねられたカラードプラ画像が表示される。   The image data generated by the monochrome echo processing units 34 and 48 and the color Doppler processing units 36 and 50 are input to a DSC (digital scan converter) 40. The DSC 40 performs data conversion in accordance with the display format of the display device 52 and outputs data to the display device 52. Thus, the display 52 displays a color Doppler image in which a color blood flow image is superimposed on a black and white tomographic image.

図1に示した超音波診断装置10の構成は、様々に変形することができる。図2には、一例として、受信信号の処理を一系統の装置構成で実現する態様例を示した。図2においては図1と同一または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略化乃至は簡略化している。   The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 illustrated in FIG. 1 can be variously modified. As an example, FIG. 2 shows an example in which received signal processing is realized by a single system configuration. 2, the same or corresponding components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図2に示した超音波診断装置60では、TxDBF12,14により同時に異なる方向に送信される送信信号が生成される点は、図1の超音波診断装置10と同様である。しかし、対応する受信信号は、RxDBF62、PC64、検波器66、白黒エコー処理部68及びカラードプラ処理部70のみによって処理され、DSC40に出力される。これは、RxDBF62の処理能力を高めることにより、2方向の受信信号を時分割処理していることによる。すなわち、A/D26の出力に対し、TxDBF12に対応した受信信号処理を行うと同時に別途メモリにも記憶しておき、その信号処理が終わった時点でメモリに記憶した信号を入力してTxDBF14に対応した受信信号処理を行うことにより、2方向の受信信号を一系統の受信装置で処理している。なお、メモリは圧電素子アレイ22の直後に設置することも可能であるし、受信アンプ24の直後に設置することも可能である。また、従来の複数方向同時受信の技術を適用して、さらに受信ビーム数を増やすことも可能である。   The ultrasonic diagnostic apparatus 60 shown in FIG. 2 is the same as the ultrasonic diagnostic apparatus 10 of FIG. 1 in that transmission signals that are simultaneously transmitted in different directions by the TxDBFs 12 and 14 are generated. However, the corresponding received signal is processed only by the RxDBF 62, the PC 64, the detector 66, the black and white echo processing unit 68, and the color Doppler processing unit 70, and is output to the DSC 40. This is because time-division processing is performed on received signals in two directions by increasing the processing capability of the RxDBF 62. That is, the A / D 26 output is subjected to reception signal processing corresponding to TxDBF12 and simultaneously stored in a separate memory, and when the signal processing is completed, the signal stored in the memory is input to correspond to TxDBF14. By performing the received signal processing, the received signals in two directions are processed by one system of receiving device. The memory can be installed immediately after the piezoelectric element array 22 or can be installed immediately after the reception amplifier 24. In addition, it is possible to further increase the number of received beams by applying conventional multi-directional simultaneous reception technology.

図3は、図1に示した超音波診断装置10によって行われる送信ビームの走査例を示す図である。ここでは、2方向同時に行う一連の複数の送信ビーム(このまとまりをパケットと呼ぶ)の送信を、扇型の走査面80を網羅するように送信方向を変えながらN回繰り返す。図3に示した(a)(b)(c)(d)(e)(f)の各図は、第1,2,n,n+1,n+2,N(ここでn=N/2)パケットの送信方向を説明するものである。走査面80の扇形はその開き角度82が90度に設定されており、第1,2,...,nパケットにおいては中心線84よりも左側の領域の走査が行われ、第n+1,n+2,...,Nパケットにおいては中心線84よりも右側の領域の走査が行われる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a scanning example of a transmission beam performed by the ultrasonic diagnostic apparatus 10 illustrated in FIG. Here, the transmission of a series of a plurality of transmission beams (collectively referred to as a packet) performed simultaneously in two directions is repeated N times while changing the transmission direction so as to cover the fan-shaped scanning plane 80. Each of (a), (b), (c), (d), (e), and (f) shown in FIG. 3 shows the first, second, n, n + 1, n + 2, and N (where n = N / 2) packets. The transmission direction will be described. The fan shape of the scanning surface 80 has an opening angle 82 set to 90 degrees, and the first, second,. . . , N packets are scanned in the area to the left of the center line 84, and the (n + 1) th, n + 2,. . . , N packets are scanned on the right side of the center line 84.

図3(a)は第1パケットの送信を説明する図である。ここでは、走査面80の左端側に対し送信ビーム86が送信され、それとのなす角85が22.5度に設定された方向に送信ビーム88が送信されている。各送信ビームは所定の時間間隔で複数回繰り返して送信され、対応する受信ビームの受信が行われる。   FIG. 3A illustrates transmission of the first packet. Here, the transmission beam 86 is transmitted to the left end side of the scanning plane 80, and the transmission beam 88 is transmitted in the direction in which the angle 85 formed by the transmission beam 86 is set to 22.5 degrees. Each transmission beam is repeatedly transmitted at a predetermined time interval, and the corresponding reception beam is received.

続く図3(b)の第2パケットの送信では、送信ビーム90,92が送信される。この送信ビーム90,92は、それぞれ第1パケットの送信ビーム86,88よりも約22.5/n度だけ右側に方向を変えて送信されている。各パケットにおいては、同様にして、約22.5/n度づつ右側に回転して複数回送信ビームが送信される。そして、図3(c)に示した第nパケットでは、送信ビーム94,96は、第1パケットの送信ビーム86,88よりも22.5度程度だけ右回転した方向に送信されている。これにより、走査面80の左半分の領域の走査が完了する。   In the subsequent transmission of the second packet in FIG. 3B, transmission beams 90 and 92 are transmitted. The transmission beams 90 and 92 are transmitted by changing the direction to the right side by about 22.5 / n degrees from the transmission beams 86 and 88 of the first packet, respectively. Similarly, in each packet, the transmission beam is transmitted a plurality of times by rotating to the right by about 22.5 / n degrees. In the n-th packet shown in FIG. 3C, the transmission beams 94 and 96 are transmitted in the direction rotated to the right by about 22.5 degrees from the transmission beams 86 and 88 of the first packet. Thereby, the scanning of the left half area of the scanning surface 80 is completed.

図3(d)に示した第n+1パケットでは、送信ビーム98は走査面80の中心線84に沿って送信され、送信ビーム100はそれよりも22.5度だけ右回転させた方向に送信されている。続く第n+2パケットでは、図3(e)に示すように送信ビーム102,104は若干右回転した方向に送信される。このようにして走査面80の右半分の領域の走査が繰り返される。そして、最後の第Nパケットでは、送信ビーム106,108は走査面80の右半分の領域における中央方向及び右端方向に送信されている。   In the (n + 1) th packet shown in FIG. 3D, the transmission beam 98 is transmitted along the center line 84 of the scanning plane 80, and the transmission beam 100 is transmitted in a direction rotated right by 22.5 degrees. ing. In the subsequent n + 2 packet, the transmission beams 102 and 104 are transmitted in a direction slightly rotated to the right as shown in FIG. In this way, the scanning of the right half area of the scanning surface 80 is repeated. In the last Nth packet, the transmission beams 106 and 108 are transmitted in the center direction and the right end direction in the right half region of the scanning plane 80.

この一連の走査によって、送信ビームは走査面80の全域に打たれることとなる。なお、走査において、2方向の送信ビームを22.5度だけ離したのは、両者の方向が近すぎると両者の干渉が無視できなくなることによる。また、まず左半分の領域の走査を完了し、次に右半分の領域の走査を完了したのは、図3(c)の第nパケットにおける送信ビーム94と図3(a)の第1パケットにおける送信ビーム88との送信時間差を短くし、両者の接続が滑らかになるように配慮したことによる。   By this series of scanning, the transmission beam is struck over the entire scanning surface 80. In scanning, the transmission beams in the two directions are separated by 22.5 degrees because the interference between the two beams cannot be ignored if the two directions are too close. Also, the scanning of the left half area is completed first, and then the scanning of the right half area is completed. The transmission beam 94 in the nth packet in FIG. 3C and the first packet in FIG. This is because the difference in transmission time with the transmission beam 88 is shortened so that the connection between the two becomes smooth.

次に図4の模式図を用いて、超音波送信における送信エネルギについて説明する。図4(a)は、一方向についてのみ送信を行う場合の送信エネルギの設定を説明する参考図であり、図4(b)(c)は、同時送信される2方向における送信エネルギの設定を説明する図である。横軸は、時間であり、縦軸は送信電圧の大きさを示している。   Next, transmission energy in ultrasonic transmission will be described using the schematic diagram of FIG. FIG. 4A is a reference diagram for explaining the setting of transmission energy when transmission is performed only in one direction, and FIGS. 4B and 4C show the setting of transmission energy in two directions transmitted simultaneously. It is a figure explaining. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude of the transmission voltage.

図4(a)では送信ビームの送出は電圧Vで時間Tにわたって行われており、送信のエネルギPはV2Tに比例している。これに対し、図4(b)(c)に示した二つの送信ビームでは、V’=V/2の電圧で、T’=2*Tにわたって送信が行われる。それぞれの送信エネルギは(V/2)2*2*T=P/2であり、合計ではPのエネルギが送信される。つまり、各方向について従来と半分の送信エネルギで送信を行うことで、全体の送信エネルギは従来と同程度に制限する。これにより、超音波プローブの温度上昇を従来と同程度に維持することが可能となる。 In FIG. 4A, the transmission beam is transmitted over time T at voltage V, and the transmission energy P is proportional to V 2 T. On the other hand, in the two transmission beams shown in FIGS. 4B and 4C, transmission is performed over T ′ = 2 * T with a voltage of V ′ = V / 2. Each transmission energy is (V / 2) 2 * 2 * T = P / 2, and a total of P energy is transmitted. In other words, the transmission energy is limited to the same level as in the conventional case by performing transmission with half the transmission energy in each direction. Thereby, it becomes possible to maintain the temperature rise of an ultrasonic probe to the same extent as before.

図5は、検出感度をパルス圧縮の手法によって高めるための態様を説明する図である。図4を用いて説明したように、全エネルギを維持したまま、複数方向に同時に超音波送信を行うと、各方向についてはエネルギの低下分だけ検出感度が下がってしまう。これを補うために、ここでは、周波数変調波を用いたパルス圧縮の技術を導入している。   FIG. 5 is a diagram for explaining a mode for increasing detection sensitivity by a pulse compression technique. As described with reference to FIG. 4, if ultrasonic transmission is performed simultaneously in a plurality of directions while maintaining the total energy, the detection sensitivity decreases in each direction by the amount of energy reduction. In order to compensate for this, here, a technique of pulse compression using a frequency-modulated wave is introduced.

図5(a)〜図5(d)は、横軸を時間、縦軸を周波数とするグラフであり、それぞれ送信信号に対して施す周波数変調の例を示している。図5(a)は、時間がt1からt2に進行するにつれ、周波数がf1からf2に線形的に増加する周波数変調の例を表している。また、図5(b)は、時間がt1からt2に進行するにつれ、周波数がf2からf1に線形的に減少する周波数変調の例を表している。周波数変調は時間に対して非線形に行われてもよく、図5(c)は、時間がt1からt2に進行するにつれ、周波数がf1からf2に非線形的に増加する例を表し、図5(d)は、周波数がf2からf1に非線形的に減少する例を表している。   FIGS. 5A to 5D are graphs in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents frequency, and each shows an example of frequency modulation performed on a transmission signal. FIG. 5A shows an example of frequency modulation in which the frequency increases linearly from f1 to f2 as time progresses from t1 to t2. FIG. 5B shows an example of frequency modulation in which the frequency linearly decreases from f2 to f1 as time advances from t1 to t2. The frequency modulation may be performed nonlinearly with respect to time, and FIG. 5C illustrates an example in which the frequency increases nonlinearly from f1 to f2 as time progresses from t1 to t2. d) represents an example in which the frequency decreases nonlinearly from f2 to f1.

周波数変調された信号を送波して得た反射信号を受信した場合には、図1に示したPC30,44において参照信号との相関処理又は整合フィルタ処理を施すことで、短い時間帯にエネルギが集中したパルス型の信号を得ることができる。これにより、エネルギ低下分を補って検出することが可能となる。なお、周波数変調は、方向毎に異なるものを用いることができる。これにより、各方向間の送受信信号の干渉の影響を抑制することが可能となる。   When a reflected signal obtained by transmitting a frequency-modulated signal is received, correlation processing with a reference signal or matched filter processing is performed in the PCs 30 and 44 shown in FIG. Can be obtained. Thereby, it becomes possible to detect and compensate for the energy decrease. The frequency modulation can be different for each direction. Thereby, it becomes possible to suppress the influence of the interference of the transmission / reception signal between each direction.

続いて、図6を用いて、各方向の送信波形を等しくした場合の利点について説明する。図6は、横軸を深さ方向(時間方向)、縦軸を周波数とするグラフであり、受信により得られる二つの模式的なドプラシフト周波数パターン110,112を示している。ドプラシフト周波数パターン110は、血流の速度が比較的遅い場合である。この場合には、送信信号のパルス送出間隔PRTによって規定される周波数帯−1/2PRT〜1/2PRTによって検出することができる。   Subsequently, an advantage when the transmission waveforms in the respective directions are made equal will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph in which the horizontal axis represents the depth direction (time direction) and the vertical axis represents the frequency, and shows two schematic Doppler shift frequency patterns 110 and 112 obtained by reception. The Doppler shift frequency pattern 110 is when the blood flow velocity is relatively slow. In this case, it can be detected by the frequency band −1/2 PRT to 1/2 PRT defined by the pulse transmission interval PRT of the transmission signal.

これに対し、ドプラシフト周波数パターン112は、血流の速度が比較的速くなった場合を示している。ここでは、深さd1〜d2までの間で1/2PRTを超えてしまっており、エリアジングによって−1/2PRTの側に折り返しパターン112aが発生してしまっている。このような場合には、この折り返しパターン112aを本来の速度を表すものとしてエリアジング補正を行うことが望ましい。   On the other hand, the Doppler shift frequency pattern 112 shows a case where the blood flow velocity is relatively high. Here, the depth d1 to d2 exceeds 1/2 PRT, and the aliasing pattern 112a is generated on the −1/2 PRT side due to aliasing. In such a case, it is desirable to perform aliasing correction with the folded pattern 112a representing the original speed.

ドプラシフト周波数の大きさは、一般に、送信波形の中心周波数に依存する。したがって、中心周波数が異なる波形では、折り返し周波数に対応する周波数が異なることとなる。このため、折り返し周波数の値を各方向について個別に補正する必要が生じてしまい、処理が煩雑化する。そこで、ここでは、中心周波数を同一とした同じ送信波形をもつ超音波ビームを送信することにより、ドプラシフト特性は共通となり、エリアジング補正処理を簡略化できる。また、各方向については異なる周波数変調処理を施してもよい。この場合、変調周波数帯の中心周波数(図5(a)〜(d)におけるf1とf2の中心周波数)を等しくすれば、ドプラシフト特性を共通にできる。   The magnitude of the Doppler shift frequency generally depends on the center frequency of the transmission waveform. Therefore, in the waveforms having different center frequencies, the frequencies corresponding to the folding frequencies are different. For this reason, it becomes necessary to individually correct the value of the folding frequency in each direction, and the processing becomes complicated. Therefore, here, by transmitting ultrasonic beams having the same transmission waveform with the same center frequency, the Doppler shift characteristics are common, and the aliasing correction process can be simplified. Further, different frequency modulation processing may be performed for each direction. In this case, if the center frequency of the modulation frequency band (the center frequencies of f1 and f2 in FIGS. 5A to 5D) is made equal, the Doppler shift characteristics can be made common.

次に、図7,8を用いて、同時送信する各方向の焦点距離を互いに異ならせる態様について説明する。図7,8は、共に、2方向同時送信を行う場合における1パケット中の送信ビームの焦点設定を模式的に示した図である。図7は送信焦点が2の例を示しており、図8は送信焦点が3の例を示している。   Next, an aspect in which the focal lengths in the respective directions to be simultaneously transmitted are different from each other will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are diagrams schematically showing focus setting of a transmission beam in one packet when two-way simultaneous transmission is performed. FIG. 7 shows an example in which the transmission focal point is 2, and FIG. 8 shows an example in which the transmission focal point is 3.

図7(a)は、2方向同時送信を行う場合の焦点設定の一例を示す模式図である。ここでは、1パケット中に第1送信〜第6送信までの6回の送信が行われるものとして、各送信における送信焦点設定を示している。送信焦点の設定は、相対的に浅い第1送信焦点と相対的に深い第2送信焦点のいずれかに対して行われる。   FIG. 7A is a schematic diagram showing an example of focus setting when two-way simultaneous transmission is performed. Here, the transmission focus setting in each transmission is shown on the assumption that six transmissions from the first transmission to the sixth transmission are performed in one packet. The transmission focus is set for either the relatively shallow first transmission focus or the relatively deep second transmission focus.

第1送信〜第3送信まで、即ち全送信のうちの前半分の送信では、一方向については第1送信焦点に固定され、もう一方向については第2送信焦点に固定されている。そして、この後に送信焦点の変更が行われ、第4送信〜第6送信まで、即ち全送信のうちの後半分の送信では、前記一方向については第2送信焦点に固定され、もう一方向については第1送信焦点に固定されている。すなわち、二つの送信ビームの送信焦点の組み合わせは、(1,2),(1,2),(1,2),(2,1),(2,1),(2,1)のように行われる。   From the first transmission to the third transmission, that is, in the first half of all transmissions, one direction is fixed at the first transmission focus, and the other direction is fixed at the second transmission focus. Thereafter, the transmission focus is changed, and from the fourth transmission to the sixth transmission, that is, in the latter half of all transmissions, the one direction is fixed to the second transmission focus, and the other direction is changed. Is fixed at the first transmission focus. That is, the combinations of the transmission focal points of the two transmission beams are (1,2), (1,2), (1,2), (2,1), (2,1), (2,1). To be done.

焦点距離の設定は、これ以外にも様々に行うことができる。図7(b)は、2方向同時送信を行う場合の焦点設定の別の一例を示す模式図である。ここでは、二つの送信ビームの送信焦点を順次入れ替えている。すなわち、1パケット中の第1送信〜第6送信までの6回の送信においては、同時送信される互いに異なる2方向の送信ビームの送信焦点の組み合わせは、(1,2),(2,1),(1,2),(2,1),(1,2),(2,1)のように設定されている。   In addition to this, the focal length can be set in various ways. FIG. 7B is a schematic diagram illustrating another example of focus setting when two-way simultaneous transmission is performed. Here, the transmission focal points of the two transmission beams are sequentially replaced. That is, in six transmissions from the first transmission to the sixth transmission in one packet, the combinations of transmission focal points of two different directions of transmission beams transmitted simultaneously are (1, 2), (2, 1 ), (1,2), (2,1), (1,2), (2,1).

このようにして、焦点設定を1パケット中で変更することにより、浅い部分を高精度に検出した複数の受信信号と深い部分を高精度に検出した複数の受信信号との組み合わせが得られる。速度分布を求めるための処理、例えば自己相関処理は、焦点設定が等しい受信信号間で行うことができる。また、焦点設定が異なる受信信号間でも行ってもよい。いずれにせよ、焦点設定が異なる複数の受信信号に基づいて速度分布を求めることで、走査領域全体の空間分解能や検出感度を向上させ、また、空間的均一性を向上させたカラードプラ画像を得ることができるようになる。   In this way, by changing the focus setting in one packet, a combination of a plurality of received signals with a shallow portion detected with high accuracy and a plurality of received signals with a deep portion detected with high accuracy can be obtained. Processing for obtaining the velocity distribution, for example, autocorrelation processing, can be performed between received signals having the same focus setting. Further, it may be performed between received signals having different focus settings. In any case, by obtaining a velocity distribution based on a plurality of received signals having different focus settings, a color Doppler image with improved spatial resolution and detection sensitivity and improved spatial uniformity is obtained. Will be able to.

送信焦点数は、3以上であっても実施することができる。図8(a)は、送信焦点を相対的に浅い第1送信焦点、中程度の第2送信焦点、相対的に深い第3送信焦点のいずれかに設定して、2方向同時送信を行う場合の一態様を説明する図である。ここでは、第1送信〜第6送信までの6回の送信においては、同時送信される互いに異なる2方向の送信ビームの送信焦点の組み合わせは、(1,2),(1,2),(2,3),(2,3),(3,1),(3,1)となっている。すなわち、全送信回数である6回を送信焦点数の3で分割した2回の送信毎に、各送信焦点を順次変更している。   Even if the number of transmission focal points is 3 or more, it can be implemented. FIG. 8A shows a case where the transmission focal point is set to one of a relatively shallow first transmission focal point, a medium second transmission focal point, and a relatively deep third transmission focal point to perform two-way simultaneous transmission. It is a figure explaining one aspect | mode. Here, in the six transmissions from the first transmission to the sixth transmission, the combinations of transmission focal points of two different transmission beams transmitted simultaneously are (1, 2), (1, 2), ( 2,3), (2,3), (3,1), (3,1). That is, each transmission focus is sequentially changed every two transmissions obtained by dividing the total number of transmissions of 6 by the transmission focus number of 3.

また、図8(b)は、同じく三つの送信焦点を設定する場合の別の例を説明する図である。ここでは、第1送信〜第6送信までの6回の送信においては、同時送信される互いに異なる2方向の送信ビームの送信焦点の組み合わせは、(1,2),(2,3),(3,1),(1,2),(2,3),(3,1)となっている。すなわち、1回の送信毎に各送信焦点を順次変更している。このようにして送信焦点数を増やすことにより、二つの場合よりも一層走査領域全体の空間的均一性を向上させることが可能となる。   FIG. 8B is a diagram for explaining another example when three transmission focal points are similarly set. Here, in six transmissions from the first transmission to the sixth transmission, the combinations of transmission focal points of two different transmission beams transmitted simultaneously are (1, 2), (2, 3), ( 3, 1), (1, 2), (2, 3), (3, 1). That is, each transmission focus is sequentially changed for each transmission. By increasing the number of transmission focal points in this manner, it is possible to further improve the spatial uniformity of the entire scanning region as compared with the two cases.

図9は、送信焦点を変更する場合の超音波振動子の遅延時間設定について説明する図である。図の縦軸は深さ方向であり、プローブ表面120の下方側の相対的に浅い位置に第1送信焦点122が設定され、相対的に深い位置に第2送信焦点124が設定されている。そして、プローブ表面120の上側には、プローブ中央の超音波振動子における送信波形126が示されている。   FIG. 9 is a diagram for explaining the delay time setting of the ultrasonic transducer when the transmission focus is changed. The vertical axis in the figure is the depth direction, and the first transmission focal point 122 is set at a relatively shallow position below the probe surface 120 and the second transmission focal point 124 is set at a relatively deep position. A transmission waveform 126 in the ultrasonic transducer at the center of the probe is shown above the probe surface 120.

第1送信焦点122に焦点を設定する場合には、第1送信焦点への到達時刻が等しくなるように、各超音波振動子からの超音波の送波遅延時間が設定される。したがって、第1送信焦点用の等位相面128は、第1送信焦点122を中心とした円弧状に形成される。同様にして、第2送信焦点用の等位相面130は、第2送信焦点124を中心とした円弧状に形成される。これにより、各送信焦点においては、伝播時間に伴う位相誤差の発生が抑えられ、精度の高い検出が可能となる。   When the focus is set to the first transmission focus 122, the transmission delay time of the ultrasonic waves from the respective ultrasonic transducers is set so that the arrival times at the first transmission focus are equal. Therefore, the equiphase surface 128 for the first transmission focal point is formed in an arc shape with the first transmission focal point 122 as the center. Similarly, the equiphase surface 130 for the second transmission focus is formed in an arc shape with the second transmission focus 124 as the center. Thereby, in each transmission focus, generation | occurrence | production of the phase error accompanying propagation time is suppressed, and a highly accurate detection is attained.

ここで、複数方向同時送信を行う場合における送信エネルギの設定について、図10,11を用いて説明する。図10は、2方向同時送信をするにあたり、両方向ともに同じ深さに送信焦点を設定した場合の例であり、図11は、2方向同時送信をするにあたり、互いに異なる深さに送信焦点を設定した場合の例である。   Here, the setting of transmission energy when performing multi-directional simultaneous transmission will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows an example in which the transmission focus is set to the same depth in both directions when performing two-way simultaneous transmission, and FIG. 11 shows the transmission focus being set to different depths when performing two-way simultaneous transmission. This is an example.

図10においては、プローブ140から、送信ビーム142,144が互いに異なる方向に向けて同時送信されている。この送信ビーム142の送信焦点146と送信ビーム144の送信焦点148は互いに等しい深さに設定されている。そして、送信ビーム142,144は共にE/2のエネルギで送信が行われている。すなわち、プローブ140に対して投入されている全エネルギEを折半して送信ビーム142,144の送信に用いている。これは、送信ビームに必要なエネルギは一般に送信焦点が深いほど大きくなるため、送信焦点146,148の深さが等しい送信ビーム142,144に対しては、投入可能な最大エネルギEを等しい大きさに分割していることによる。   In FIG. 10, the transmission beams 142 and 144 are simultaneously transmitted from the probe 140 in different directions. The transmission focal point 146 of the transmission beam 142 and the transmission focal point 148 of the transmission beam 144 are set to the same depth. The transmission beams 142 and 144 are both transmitted with energy of E / 2. In other words, the total energy E input to the probe 140 is split in half and used to transmit the transmission beams 142 and 144. This is because the energy required for the transmission beam is generally larger as the transmission focal point is deeper. Therefore, the maximum energy E that can be input is equal to the transmission beams 142 and 144 having the same transmission focal point 146 and 148 depth. Because it is divided.

これに対し、図11においては、プローブ140から、互いに異なる方向に向けて送信される送信ビーム150,152においては、その送信焦点の深さが異なっている。すなわち、送信ビーム150は相対的に深い送信焦点154に設定され、送信ビーム152は相対的に浅い送信焦点156に設定されている。このため、投入可能な全エネルギEのうち、例えば、3/5を送信ビーム150に投入し、2/5を送信ビーム152に投入している。これにより、深い位置における詳細な測定を主たる目的としてなされる送信ビーム150からは、ビームの拡がり及び減衰にもかかわらず比較的大きな受信信号を得ることが可能となる。   On the other hand, in FIG. 11, the transmission beams 150 and 152 transmitted from the probe 140 in different directions have different transmission focal depths. That is, the transmission beam 150 is set to a relatively deep transmission focus 154 and the transmission beam 152 is set to a relatively shallow transmission focus 156. For this reason, out of the total energy E that can be input, for example, 3/5 is input to the transmission beam 150 and 2/5 is input to the transmission beam 152. As a result, a relatively large received signal can be obtained from the transmission beam 150, which is mainly used for detailed measurement at a deep position, despite the beam expansion and attenuation.

なお、図7と図8に示した例においては、同時に送信する2方向の送信ビームの焦点は、互いに異なるように設定した。これは、図11のように、深い送信焦点をもつ送信ビームに対して相対的に高いエネルギを投入することが可能となるためである。   In the example shown in FIGS. 7 and 8, the focal points of the two directions of transmission beams transmitted simultaneously are set to be different from each other. This is because, as shown in FIG. 11, relatively high energy can be input to a transmission beam having a deep transmission focal point.

図12には、図7(b)に示した送信焦点設定の下、図11に示した例に従って送信を行う場合のエネルギ投入態様を示す図である。図の形式は、図4と同様であり、横軸は時間、縦軸は送信電圧の大きさを表している。そして、図4(a)は、従来の一般的な送信態様を表し、図4(b)(c)は、2方向同時送信を行う例を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating an energy input mode when transmission is performed according to the example illustrated in FIG. 11 under the transmission focus setting illustrated in FIG. 7B. The format of the figure is the same as that of FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude of the transmission voltage. 4A shows a conventional general transmission mode, and FIGS. 4B and 4C show an example in which two-way simultaneous transmission is performed.

図4(a)においては、パルス送信時間PRT毎に、短い時間T0の間、電圧V0の大きさでエネルギP0の超音波送信が行われる。これに対し、図4(b)(c)に示すように、2方向同時送信が行われる各方向においては、パルス送信時間PRT毎に、それぞれ電圧V1(V1<V2)で超音波送信が行われる。送信時間は、送信焦点が浅い場合にはT1であり、送信焦点が深い場合にはT2(T1<T2)である。そして、1パケット内において、毎回の送信毎に送信焦点が入れ替えられることに対応して、T1とT2の送信時間も入れ替えられる。この結果、送信エネルギの大きさは、P1とP2(P1<P2)を交互に繰り返している。全エネルギの大きさがP0である場合には、P1+P2=P0の条件の下で、P1とP2の大きさを決めればよい。 In FIG. 4A, ultrasonic transmission of energy P 0 is performed at a voltage V 0 for a short time T 0 every pulse transmission time PRT. On the other hand, as shown in FIGS. 4B and 4C, in each direction in which two-way simultaneous transmission is performed, ultrasonic waves are applied at a voltage V 1 (V 1 <V 2 ) for each pulse transmission time PRT. Transmission is performed. The transmission time is T 1 when the transmission focus is shallow, and T 2 (T 1 <T 2 ) when the transmission focus is deep. Then, the transmission times of T 1 and T 2 are also switched in response to the transmission focus being switched for each transmission within one packet. As a result, the magnitude of transmission energy repeats P 1 and P 2 (P 1 <P 2 ) alternately. When the magnitude of the total energy is P 0 , the magnitudes of P 1 and P 2 may be determined under the condition of P 1 + P 2 = P 0 .

以上の説明では、具体的に2方向の場合を例に挙げて、複数方向同時送信について説明した。しかし、当然ながら、3方向以上の場合にも適用可能である。   In the above description, the simultaneous transmission in a plurality of directions has been described by specifically taking the case of two directions as an example. However, as a matter of course, the present invention can also be applied to the case of three or more directions.

また、カラードプラの診断においては、走査領域を減らすために、測定対象となるROI(関心領域)を設定する場合がある。この場合には、送信焦点をROIの形状に連動して設定するようにしてもよい。   In the color Doppler diagnosis, an ROI (region of interest) to be measured may be set in order to reduce the scanning region. In this case, the transmission focus may be set in conjunction with the ROI shape.

さらに、本技術は二次元的な診断に限らず三次元的な診断にも広く拡張可能である。すなわち、同時に多方向に行う複数回送受信過程を、所定の三次元的な走査領域を網羅するように繰り返すことで、三次元的な速度分布を求めることができる。三次元の場合には、一般に走査に時間を要するが、本技術を用いることでフレームレートを高くすることが可能となる。   Furthermore, the present technology can be widely extended not only to two-dimensional diagnosis but also to three-dimensional diagnosis. That is, a three-dimensional velocity distribution can be obtained by repeating a plurality of transmission / reception processes simultaneously performed in multiple directions so as to cover a predetermined three-dimensional scanning region. In the three-dimensional case, scanning generally requires time, but the use of this technique makes it possible to increase the frame rate.

超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an ultrasonic diagnosing device. 超音波診断装置の別の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structural example of an ultrasonic diagnosing device. 2方向同時送信による走査例を示す図である。It is a figure which shows the example of a scan by two-way simultaneous transmission. 送信エネルギについて説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining transmission energy. 周波数変調の変調周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the modulation frequency characteristic of frequency modulation. エリアジング処理について説明する図である。It is a figure explaining an aliasing process. 二つの送信焦点を切り替える態様例を示す図である。It is a figure which shows the example of an aspect which switches two transmission focus. 三つの送信焦点を切り替える態様例を示す図である。It is a figure which shows the example of an aspect which switches three transmission focus. 送信焦点と遅延時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a transmission focus and delay time. 2方向の送信焦点距離を等しくする例を示す図である。It is a figure which shows the example which makes the transmission focal distance of 2 directions equal. 2方向の送信焦点距離を異ならせる例を示す図である。It is a figure which shows the example which varies the transmission focal distance of 2 directions. 焦点切替に対応した送信エネルギ切替を説明する図である。It is a figure explaining transmission energy switching corresponding to focus switching.

符号の説明Explanation of symbols

10 超音波診断装置、12,14 TxDBF、16 加算器、18 D/A、20 送信アンプ、22 圧電素子アレイ、24 受信アンプ、26 A/D、28,42 RxDBF、30,44 PC、32 検波器、34,48 白黒エコー処理部、36,50 カラードプラ処理部、40 DSC、52 表示器。   10 Ultrasonic Diagnostic Equipment, 12, 14 TxDBF, 16 Adder, 18 D / A, 20 Transmitting Amplifier, 22 Piezoelectric Array, 24 Receiving Amplifier, 26 A / D, 28, 42 RxDBF, 30, 44 PC, 32 Detection 34, 48 Monochrome echo processing unit, 36, 50 Color Doppler processing unit, 40 DSC, 52 display.

Claims (8)

複数方向に対し同時にパルス型超音波を送信して反射体からの反射波を受信する一連の処理を複数回繰り返し、各方向について複数回分の受信信号を取得する取得手段と、
受信信号間の位相解析に基づいて、各方向についての反射体速度の空間分布を算出する算出手段と、
を備え、
取得手段において複数方向に同時に送信されるパルス型超音波は、中心周波数が互いに等しく設定されている、ことを特徴とする超音波診断装置。
An acquisition unit that transmits a pulse-type ultrasonic wave simultaneously to a plurality of directions and receives a reflected wave from a reflector a plurality of times, and obtains a reception signal for a plurality of times for each direction;
Calculation means for calculating a spatial distribution of the reflector velocity in each direction based on a phase analysis between the received signals;
With
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that pulse-type ultrasonic waves transmitted simultaneously in a plurality of directions by an acquisition means have center frequencies set equal to each other.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
取得手段は、設定された走査領域を走査するようにパルス型超音波の送信方向を変更しながら受信信号の取得を繰り返し、
算出手段は、走査領域における反射体速度の空間分布を求める、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The acquisition means repeats the acquisition of the received signal while changing the transmission direction of the pulse-type ultrasound so as to scan the set scanning region,
The ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the calculation means obtains a spatial distribution of the reflector velocity in the scanning region.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
算出手段での位相関係の解析においては、各方向について同じ折り返し周波数設定でエリアジング処理が行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
In the analysis of the phase relationship by the calculating means, an aliasing process is performed with the same aliasing frequency setting for each direction.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
取得手段における超音波送信は、各方向に対し互いに異なる焦点距離で行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the ultrasonic transmission in the acquisition means is performed at different focal lengths in each direction.
請求項4に記載の超音波診断装置において、
取得手段における超音波送信は、各方向に対し焦点距離に応じた互いに異なるエネルギ強度で行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission in the acquisition unit is performed with different energy intensities corresponding to focal lengths in each direction.
請求項4に記載の超音波診断装置において、
取得手段における各方向の複数回の超音波送信では、少なくとも一度焦点距離の変更が行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the focal length is changed at least once in a plurality of ultrasonic transmissions in each direction in the acquisition means.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
取得手段における超音波送信は、各方向に対し同じ送信波形で行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the ultrasonic transmission in the acquisition means is performed with the same transmission waveform in each direction.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
取得手段における超音波送受信では、パルス圧縮の手法が用いられる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that a pulse compression technique is used for ultrasonic transmission / reception in the acquisition means.
JP2005208346A 2005-07-19 2005-07-19 Ultrasonic diagnostic equipment Expired - Fee Related JP4537280B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005208346A JP4537280B2 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Ultrasonic diagnostic equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005208346A JP4537280B2 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Ultrasonic diagnostic equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007020915A true JP2007020915A (en) 2007-02-01
JP4537280B2 JP4537280B2 (en) 2010-09-01

Family

ID=37782448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005208346A Expired - Fee Related JP4537280B2 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Ultrasonic diagnostic equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4537280B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057812A (en) * 2008-09-05 2010-03-18 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2011156287A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Toshiba Corp Ultrasonograph
JP2015150144A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社東芝 ultrasonic diagnostic apparatus
JP2019130050A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11221217A (en) * 1998-02-10 1999-08-17 Toshiba Corp Ultrasonograph
JP2004073672A (en) * 2002-08-21 2004-03-11 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11221217A (en) * 1998-02-10 1999-08-17 Toshiba Corp Ultrasonograph
JP2004073672A (en) * 2002-08-21 2004-03-11 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057812A (en) * 2008-09-05 2010-03-18 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2011156287A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Toshiba Corp Ultrasonograph
JP2015150144A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社東芝 ultrasonic diagnostic apparatus
JP2019130050A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device
JP7052385B2 (en) 2018-01-31 2022-04-12 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4537280B2 (en) 2010-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2777197B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP5470260B2 (en) Organizational Doppler image forming apparatus and method using composite image
JP4430997B2 (en) Ultrasonic transceiver
EP0008517A1 (en) Duplex ultrasonic imaging system with repetitive excitation of common transducer in Doppler modality
JP5416499B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
US9717477B2 (en) Ultrasonic diagnosis device and ultrasonic image acquisition method
JP5564460B2 (en) Focus information determination method and apparatus, and environmental sound speed acquisition method and apparatus
US20050080329A1 (en) Ultrasound doppler diagnostic apparatus and image date generating method
JPH0347A (en) Ultrasonic diagnosing device
KR101652727B1 (en) Ultrasonic doppler imaging apparatus and controlling method thereof
JP2017038630A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and Doppler waveform image generation method
US8038620B2 (en) Fresnel zone imaging system and method
JP5148194B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP5777604B2 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus, ultrasonic image generation method and program
US7371219B2 (en) Ultrasound diagnosis apparatus operable in doppler mode
JP4660126B2 (en) Ultrasound blood flow imaging device
JP4537280B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP5829198B2 (en) Ultrasonic inspection apparatus, signal processing method and program for ultrasonic inspection apparatus
JP2004113693A (en) Ultrasonic imaging instrument and ultrasonic imaging method
JP2013215384A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method
JP3695807B2 (en) 2D Doppler ultrasound system
JP2005095576A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JPH08117227A (en) Ultrasonic diagnostic device
JP5854929B2 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus, method for determining reliability of set sound speed, and program
JP2012135523A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100324

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100615

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100617

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees